Круговорот серы. Сульфатное дыхание бактерий. Диссимиляционная сульфатредукция

Во всех организмах сера представлена главным образом сульфгидрильными (-SH) или дисульфидными (-S-S-) группами метионина, цистеина и гомоцистеина. При анаэробном разложении белков сульф гидр ильные группы отщепляются десульфуразами, при этом выделяется сероводород. Этот процесс напоминает аммонификацию азотсодержащих органических соединений. Наибольшее количество сероводорода образуется при диссимиляционном восстановлении сульфатов (диссимиляционная сульфатредукция, или «сульфатное дыхание»), осуществляемом облигатно анаэробными бактериями (бактерии родов Desulfovibrio, Desutfotomaculum, Desulfococcus, Desulfosarcina, Desulfonema).

Последние используют сульфат для окисления низкомолекулярных органических соединений или молекулярного водорода. Диссимиляционное восстановление элементной серы в анаэробных условиях способны осуществлять бактерии рода Desulfuromonas. Сульфатредуцирующие (или десульфатирующие) бактерии в круговороте серы играют роль, сопоставимую с ролью нитратредуцирующих бактерий в круговороте азота. Их деятельность заметна на дне прудов, вдоль побережья моря по чёрному цвету ила (связан с образованием сульфида двухвалентного железа) и запаху (за счет выделения сероводорода). Из-за токсического действия сероводорода некоторые береговые области иногда практически безжизненны.

• Образованный в отсутствие молекулярного кислорода сероводород может быть окислен анаэробными фототрофными бактериями семейства Chromatiaceae до серы (виды Chlorobium) или до сульфата (виды Chromatium). В этом семействе известны бактерии, накапливающие серу внутри клеток в качестве промежуточного продукта окисления сероводорода (виды Thiospirillum, Chromatium, Thiodiction), и бактерии, откладывающие серу вне клеток (виды Ectothiorhodospira).

• В аэробных условиях сероводород под действием бесцветных серобактерий (виды Beggiatoa, Thtothrix) окисляется (через промежуточное образование серы) в сульфат. Сероводород может также окисляться в присутствии кислорода абиотическим путём. Свободную серу в аэробных условиях могут окислить до сульфата представители рода Thiobacillus. Некоторые из них — хемолитотрофы, другие используют в качестве источников энергии и углерода органические соединения.

• Образуя большие количества серной кислоты, тиобациллы уменьшают щелочность почвы, переводя карбонат кальция в лучше растворимый сульфат кальция, вымываемый из почвы. Таким образом, добавляя в известковые почвы элементную серу, можно бороться с их избыточным известкованием. Что касается серы, необходимой для синтеза серосодержащих аминокислот, то она поступает в организм животных с пищей, содержащей восстановленные соединения серы; растения и часть микроорганизмов получают её в процессе ассимиляционной сульфатредукции. Как и при ассимиляции нитрата, ассимилируется ровно столько питательных веществ, содержащих серу или азот, сколько их необходимо для роста организма; поэтому никакие восстановленные продукты метаболизма серы в окружающую среду не выделяются.

Поиск по сайту: